JPH1119006A

JPH1119006A - 電気掃除機

Info

Publication number: JPH1119006A
Application number: JP18270197A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Sato; 繁則佐藤; Koji Iwase; 幸司岩瀬; Teiji Tanaka; 定司田中; Shoji Hayashi; 正二林; Fumio Joraku; 文夫常楽; Hisanori Toyoshima; 久則豊島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】電動送風機の送風効率を向上させる。【解決手段】電動送風機の遠心羽根車１２を構成する主
板１８と側板１９とブレード１７によって囲まれた空気
通路における前記主板１９と側板１８の表面に前記ブレ
ード１７の彎曲形状と略同一形状に彎曲した複数の溝１
８ａ，１９ａを等ピッチで設けることにより、空気通路
の壁面近傍に発生する渦の成長を抑制して摩擦損失を低
減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心羽根車を備え
た電動送風機を用いた電気掃除機に係り、特に、小型軽
量化及び高出力化のための電動送風機の送風効率向上及
び騒音低減に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気掃除機における電動送風機の送風効
率を高めるために、特開平５−３１２１８８号公報に開
示された電動送風機は、羽根車の主板と側板とブレード
により囲まれた空気通路の表面（壁面）に略半球状の突
起を設けることを提案している。この空気通路の壁面に
設けた略半球状の突起は、小さな気流の乱れを生ずるよ
うに作用するために、空気通路内に流入した空気流は剥
離を生ずることなく、渦流が発生しにくくなって送風効
率を向上することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空気通
路の壁面に略半球状の突起を設けると、通路面積が急激
に拡大したり、縮小したりするために、ブレード間の流
れが不均一になる。また、壁面に沿って流れる気流が突
起部に衝突することによる損失や摩擦損失が増えるとい
う問題がある。

【０００４】また、ホースから吸引された塵埃は掃除機
本体の集塵室に入るが、細かい塵埃は気流に乗って集塵
室を通過して電動送風機内に入り込んでしまう。このと
き、遠心羽根車内を通過する細かい塵埃は突起部の後流
側に付着し、羽根車の性能を低下させる原因となる。こ
の細かい塵埃は掃除機を使う毎に蓄積されるので、性能
が徐々に低下してしまうという問題がある。

【０００５】一般に遠心羽根車は、複数のブレードを側
板と主板の間に放射状に配列するように構成される。各
ブレードの両側端には側板及び主板と結合するための爪
が形成されており、側板及び主板に設けた角穴に前記爪
を嵌合させて加締めることによりそれぞれの間を結合す
るようにしている。このとき、ブレードの寸法のばらつ
きや加締めによる変形のために、側板及び主板とブレー
ドの端面との間に隙間が発生すると、作動時にこの隙間
からエア漏れが起こり、送風機の送風効率が低下してし
まう問題がある。

【０００６】一方、電気掃除機が発生する騒音の主音源
は電動送風機であり、その中でも遠心羽根車の出口部と
ディフューザの入口部が主音源である。羽根車出口の相
対速度は、ブレードの厚みやブレード間の二次流れ及び
境界層の影響で周方向に不均一な流速分布を形成するた
めに、これが圧力脈動となってディフューザの羽根前縁
部に干渉して騒音を発生する。特に、送風機の小形化及
び軽量化に伴って遠心羽根車の回転速度を高速化する場
合にその影響が大きい。

【０００７】従って、本発明の１つの目的は、高い送風
効率を維持することができる電動送風機を提供すること
にある。

【０００８】また、本発明の他の目的は、電動送風機の
効率すなわち掃除機の吸込仕事率を向上させると共に低
騒音の電気掃除機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、遠心羽根車の
表面（壁面）に空気の流れ方向の多数の溝を形成するこ
とにより、壁面近傍に発生する渦の成長を抑制して摩擦
損失を軽減するものである。

【００１０】具体的には、遠心羽根車を構成する主板と
側板とブレードによって囲んで構成した空気通路に面す
る前記主板及び／または側板の表面に前記ブレードの通
風方向の彎曲形状と略同一形状に彎曲した複数の溝を等
ピッチで設け、及び／または、前記ブレードの表面に該
ブレードの長手方向に伸びる複数の溝を略等ピッチで設
け、及び／または、前記ブレードの表面に該ブレードの
長手方向に伸びる複数の溝を略等ピッチで設け、及び／
または、前記主板及び／または側板の外側の表面に同心
円状の複数の溝または渦巻き状の溝を設け、及び／また
は、ディフューザのベーン間とケーシングとで囲まれた
空気通路の前記ディフューザの仕切板の表面に前記ベー
ン形状と略同一彎曲形状の複数の溝を略等ピッチで設け
ることにより、空気通路を形成する壁面近傍で発生する
渦の成長を抑制して摩擦損失及び騒音の発生を低減し、
また、溝に付着する塵埃を該溝と同一方向に流れる気流
によって吹き飛ばして蓄積を防止し、また、空気の流れ
を溝方向に案内して流れの乱れを抑制することにより２
次流れ損失を低減するようにした。

【００１１】また、主板及び側板の内側に形成した溝
は、両板間に設けるブレードとの間に発生する隙間の通
気抵抗を大きくしてエア漏れを軽減することにより送風
効率を向上させる。

【００１２】

【実施の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施形態である電
気掃除機に用いる電動送風機における遠心羽根車の斜視
図である。図２は、図１に示した遠心羽根車のＡ−Ａ断
面の拡大図である。図３は、図１に示した遠心羽根車の
横断平面図である。

【００１４】図４は、本発明の第２の実施形態における
遠心羽根車の縦断側面図とそのＢ−Ｂ断面図である。

【００１５】図５は、本発明の第３の実施形態における
遠心羽根車の平面図、図６は、そのＣ−Ｃ断面図であ
る。

【００１６】図７は、本発明の第４の実施形態における
ディフューザの平面図である。

【００１７】図８，図９，図１０は、本発明における電
動送風機の溝の変形例を示す断面拡大図である。

【００１８】図１１は、本発明の実施形態で用いる電動
送風機の縦断側面図である。図１２は、本発明の実施形
態である電気掃除機の外観斜視図である。図１３は、図
１２に示した電気掃除機における掃除機本体の縦断側面
図である。

【００１９】電気掃除機は、図１２に示すように、電動
送風機及び集塵フィルタを内蔵する電気掃除機本体２０
１に遠隔操作のための赤外線受光部２０２を設置し、こ
の電気掃除機本体２０１に回転自在に接続されたホース
２０３の先端に設けたホース手元部２０４に、延長管２
０５を介して吸口２０６を取り付けている。ホース手元
部２０４は、電気掃除機本体２０１内の電動送風機を制
御するためのスイッチ操作部２０７と、制御信号を赤外
線信号の形で赤外線受光部２０２に伝達する赤外線発光
部２０８，２０９を備える。

【００２０】電気掃除機本体２０１の外郭は、図１３に
示すように、下ケース３０１，上ケース３０２及び集塵
蓋３０３によって構成する。集塵蓋３０３には吸込口３
０４を形成し、その内側には、前記吸込口３０４に接合
される集塵袋３０５を収容する集塵室３０６を形成す
る。集塵室３０６の後方には、補助フィルタ３０９を介
して電動送風機室３０７を後続させ、ここに電動送風機
３０８を収納する。

【００２１】次に、図１１を参照して電動送風機３０８
について説明する。この電動送風機３０８は、送風機１
と電動機２に大別される。送風機１は、遠心羽根車１２
と、該遠心羽根車１２を両側から挟んで収納するファン
ケーシング１３及びディフューザ１０を備える。電動機
２は、ハウジング３及びエンドブラケット９から成るケ
ースと、このケース内に収納される回転軸４を有するロ
ータ５及びステータコイル６が巻装されたステータ７と
を備える。

【００２２】次に、電動送風機３０８内における空気の
流れを説明する。電動機２を駆動して遠心羽根車１２を
回転させると、空気は、吸込口１３ｂからファンケーシ
ング１３内へ吸入される。このとき、気流ガイド１３ａ
は、遠心羽根車１２に流入する空気流を整流する。遠心
羽根車１２から吐出された空気流は、ディフューザ羽根
１０ａの間を通過し、このディフューザ１０の外周とフ
ァンケーシング１３の内周の間の環状の隙間部において
１８０度方向転換し、更に、リターンガイド１０ｂを通
過した後に、吸気口９ｃを通ってハウジング３へ導入さ
れる。ハウジング３内へ導入された空気は、ロータ５を
冷却すると共にステータ７とハウジング３の内面の間に
形成された空気通路を通り、ステータコイル６を冷却し
て排気口３ｃから外部へ排出される。

【００２３】前記遠心羽根車１２は、８枚のブレード１
７を側板１８と主板１９の間に放射状に配列して構成す
る。各ブレード１７の両側には側板１８と主板１９と結
合するための爪を形成し、側板１８と主板１９に設けた
角穴に前記爪を嵌合して加締めることによりそれぞれの
間を結合する。このような遠心羽根車１２において、送
風効率の向上をはかるには、吸込空気を円滑に損失する
ことなく流すことが重要である。

【００２４】本発明の第１の実施形態を図１〜図３を参
照して説明する。この実施形態における遠心羽根車１２
は、主板１９と側板１８とブレード１７によって囲んで
構成した空気通路における前記主板１９と側板１８の空
気通路側の表面に、ブレード１７の彎曲形状と略同一形
状に彎曲した複数本の溝１９ａ，１８ａを略等ピッチで
設けたものである。この実施形態では、０．８ｍｍの板
厚のブレード１７を使用し、溝１８ａ，１９ａは、ピッ
チを０．０１５ｍｍ、深さを０．０１ｍｍに形成した。

【００２５】このような主板１９と側板１８とブレード
１７を爪を使用して加締め結合すると、図２に示すよう
に、ブレード１７と主板１９及び側板１８との接触部分
で複数本の溝１８ａ，１９ａがラビリンス的な構成にな
るので、ブレード１７の寸法のばらつきや加締めによる
変形のために側板１８及び主板１９とブレード１７の側
端面との間に発生する隙間は通気抵抗が大きくなり、作
動時にこの隙間からのエア漏れを防止して送風機効率を
向上させることができる。

【００２６】また、遠心羽根車１２の内部における空気
は、基本的には、ブレード１７の形状に沿った流れを形
成する。この実施形態では、図３に示すように、主板１
９と側板１８（図示せず）の表面にブレード１７の彎曲
形状と略同一形状に彎曲する複数本の溝１９ａ（１８
ａ）を設けているので、前記空気の流れ方向と溝１９ａ
（１８ａ）の方向が略同一方向を向くので、空気通路面
積を急激に拡大または縮小させて空気の乱れや衝突損失
や摩擦損失を増加させることがない。しかも、溝１９ａ
（１８ａ）に沿って流れる気流は、壁面近傍で発生する
渦を吹き飛ばしてその成長を阻止することができるの
で、境界層の成長を抑えることができ、摩擦損失を小さ
くすることができる。

【００２７】また、ブレード間の空気の流れは速度分布
をもつことになるが、速度分布を形成するためには溝１
８ａ（１９ａ）に対して垂直方向に空気が移動しなけれ
ばならない。しかし、溝１９ａ（１８ａ）は、この空気
の移動を抑制するように作用するので、速度分布が小さ
くなって乱れ損失が低減する。

【００２８】更に、溝１９ａ（１８ａ）の方向と空気の
流れ方向が略一致するので、遠心羽根車１２内に吸引さ
れた塵埃は気流によって溝１９ａ（１８ａ）に沿って吹
き飛ばされるために該溝内に蓄積されることがなく、塵
埃が付着することによる性能低下の心配もない。

【００２９】次に、図４に示す本発明の第２の実施形態
を説明する。この実施形態における遠心羽根車１２は、
側板１８と主板１９の間に設けたブレード１７の表面
に、このブレード１７の長手方向（空気の流れ方向）に
伸びる複数の溝１７ａを設けたものである。この溝１７
ａも前述した実施形態と同様に、ピッチを０．０１５ｍ
ｍ、深さを０．０１ｍｍに形成した。

【００３０】この遠心羽根車１２も、ブレード１７によ
って形成される空気の流れは、このブレード１７の表面
に形成した長手方向の溝１７ａに沿って流れることにな
るので、このブレード１７の表面近傍で発生する渦の成
長を溝１７ａに沿って流れる気流により抑制することが
できる。従って、ブレード１７の表面に形成される境界
層が薄くなり、摩擦抵抗が小さくなって動力損失が低減
する。また、空気の流れ方向と溝１７ａの方向が同一で
あるために、空気の流れが溝方向からはずれることを防
ぐことができるので、空気の流れの乱れを抑制すること
ができ、２次流れ損失が低減する。

【００３１】また、ブレード１７の表面に形成される境
界層が薄くなるので、遠心羽根車１２の出口での速度変
動が小さくなり、後方のディフューザ１０の先端を該遠
心羽根車１２のブレード１７が通過する際に発生してい
た空気の衝突音が緩和され、騒音の低い電動送風機とす
ることができる。

【００３２】なお、この実施形態においても、吸引され
た塵埃は空気の流れによって吹き飛ばされるために、溝
１７ａに付着して蓄積されることがない。

【００３３】次に、本発明の第３の実施形態を説明す
る。図１１に示すような電動送風機において、遠心羽根
車１２が回転すると、回転する側板１８と静止している
ケーシング１３の間及び回転する主板１９と静止してい
るディフューザ１０の仕切り板の間で速度勾配が生じて
空気が流れが乱される。このとき、遠心羽根車１２の表
面近傍の空気は旋回する流れを形成する。これによっ
て、空気抵抗が生じて動力損失が生じる。そこで、この
第３の実施形態では、図５に示すように、遠心羽根車１
２の側板１８と主板１９の外表面（ブレード１７と反対
側の表面）に同心円状の複数の溝１８ｂ，１９ｂを設け
た。この溝１８ｂ，１９ｂは回転方向と同一であるため
に、遠心羽根車１２の回転に伴って主板１９及び側板１
８の外表面近傍に発生する空気の流れは、溝１８ｂ，１
９ｂに沿って流れることになる。この旋回する空気の流
れと同方向の複数の溝１８ｂ，１９ｂによって、遠心羽
根車１２の表面に形成される境界層が薄くなり、摩擦抵
抗が小さくなって動力損失が低減する。

【００３４】この実施形態では、溝１８ｂ，１９ｂのピ
ッチを０．０１５ｍｍ、深さを０．０１ｍｍとした。

【００３５】この実施形態では溝４６ａ，４７ａを同心
円状に形成したが、渦巻き状に形成しても同様の効果が
得られる。

【００３６】そして、この実施形態でも、溝１８ｂ，１
９ｂが空気の流れの方向と一致するために、吸引された
塵埃は流れによって吹き飛ばされるために溝１８ｂ，１
９ｂに蓄積されることがなく、塵埃付着による動力損失
の増加を抑制することができる。

【００３７】更に、空気の流れ方向と溝方向が同一であ
るために、空気の流れが溝方向からはずれることを防ぐ
ことができるので、流れの乱れを抑制して二次流れ損失
を低減することができる。

【００３８】また、この実施形態では、溝１８ｂ，１９
ｂを施す領域を外径縁端から径方向に約３０％の部分ま
でとしたが、この部分での摩擦損失が羽根車全体の９５
％以上を占めているので、全体に溝を付けたものとほと
んど変わらない効果が得られる。従って、加工する量が
少ない割には、動力損失の低減効果を大きくすることが
できる。

【００３９】ところで、前述した各実施形態において設
けた溝の形状は、断面Ｖ字型としたが、図８に示すよう
なＵ字型や図９に示すような台形型や図１０に示すよう
な凹凸型としても同様の効果が得られる。

【００４０】これらの溝の形成方法は、Ｖ字型の溝を形
成するための凸条をエッチング加工により形成したタン
グステンカーバイトの金型を使用して、主板や側板の素
材である円形アルミ板及びブレードの素材である長方形
アルミ板をプレスして成形するコイニング法で行ってい
るので、コスト上の問題は極めて少ない。また、これら
の溝は、素材をチャッキングして、Ｖ字型バイトによる
切削方法によっても加工することができる。

【００４１】次に、本発明の第４の実施形態におけるデ
ィフューザ１０を図７を参照して説明する。このディフ
ューザ１０の複数のベーン１０ａの間及びファンケーシ
ング１３で囲まれた空気通路の該ディフューザ１０の仕
切板の表面に、前記ベーン１０ａの彎曲形状と略同一彎
曲形状の複数本のＶ字型の溝１０ｃを略等ピッチに設け
たものである。このようにすると、遠心羽根車１２から
吐出された空気流はディフューザ１０のベーン１０ａの
間を通過するときに仕切板の表面近傍の流れが前記Ｖ字
型の溝１０ｃに沿って流れ易くなる。従って、前記の遠
心羽根車１２と同様に壁面近傍の境界層の成長を抑える
ことができ、摩擦損失を小さくすることができる。

【００４２】従って、この実施形態では、送風機効率が
高くて騒音の低い電動送風機を構成するための遠心羽根
車１２とディフューザ１０を実現することができ、低騒
音で吸込仕事率の高い電気掃除機を実現することができ
る。

【００４３】空気通路の壁面に形成する気流方向の溝
は、渦流成長抑制効果や加工方法（作業）を考慮する
と、０．０１〜０．２ｍｍのピッチで０．０１〜０．０
１５ｍｍの深さにプレス加工で形成するのが良い。

【００４４】以上に述べた各実施形態で採用した課題解
決手段は、必要に応じて、任意に組み合わせて実施する
ことができる。特に、図５及び図６を参照して説明した
第３の実施形態は、摩擦抵抗による動力損失を軽減して
電動送風機の送風効率を高める効果が大きいので、この
実施形態と図７を参照して説明した第４の実施形態を組
み合わせて実施すると低騒音で吸込仕事率の高い電気掃
除機を実現することができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、遠心羽根車を構成する主板と
側板とブレードによって囲んで構成した空気通路に面す
る前記主板及び／または側板の表面に前記ブレードの通
風方向の彎曲形状と略同一形状に彎曲した複数の溝を等
ピッチで設け、及び／または、前記ブレードの表面に該
ブレードの長手方向に伸びる複数の溝を略等ピッチで設
け、及び／または、前記ブレードの表面に該ブレードの
長手方向に伸びる複数の溝を略等ピッチで設け、及び／
または、前記主板及び／または側板の外側の表面に同心
円状の複数の溝または渦巻き状の溝を設け、及び／また
は、ディフューザのベーン間とケーシングとで囲まれた
空気通路の前記ディフューザの仕切板の表面に前記ベー
ン形状と略同一彎曲形状の複数の溝を略等ピッチで設け
ることにより、空気通路の壁面近傍で発生する渦の成長
を抑制して摩擦損失及び騒音の発生を低減し、また、溝
に付着する塵埃を該溝と同一方向に流れる気流によって
吹き飛ばして蓄積を防止し、また、空気の流れを溝方向
に案内して流れの乱れを抑制することにより２次流れ損
失を低減するようにした。

【００４６】また、主板及び側板の内側に形成した溝
は、両板間に設けるブレードとの間に発生する隙間の通
気抵抗を大きくしてエア漏れを軽減することができるの
で、この点での送風効率の向上も得られる。

【００４７】従って、本発明によれば、高い送風効率を
維持することができる電動送風機を実現することができ
る。そして、このような電動送風機は、電気掃除機の吸
込仕事率を向上させると共に低騒音化に極めて有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である電気掃除機に用
いる電動送風機における遠心羽根車の斜視図である。

【図２】図１に示した遠心羽根車のＡ−Ａ断面の拡大図
である。

【図３】図１に示したの遠心羽根車の横断平面図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態における遠心羽根車の
縦断側面図とそのＢ−Ｂ断面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態における遠心羽根車の
平面図である。

【図６】図５に示した遠心羽根車のＣ−Ｃ断面図であ
る。

【図７】本発明の第４の実施形態におけるディフューザ
の平面図である。

【図８】本発明の電動送風機における空気通路の壁面に
形成する溝の変形例を示す断面拡大図である。

【図９】本発明の電動送風機における空気通路の壁面に
形成する溝の他の変形例を示す断面拡大図である。

【図１０】本発明の電動送風機における空気通路の壁面
に形成する溝の更に他の変形例を示す断面拡大図であ
る。

【図１１】本発明の実施形態で用いる電動送風機の縦断
側面図である。

【図１２】本発明の実施形態である電気掃除機の外観斜
視図である。

【図１３】図１２に示した電気掃除機における掃除機本
体の縦断側面図である。

【符号の説明】

１…送風機、２…電動機、１０…ディフューザ、１２…
遠心羽根車、１３…ファンケーシング、１７…ブレー
ド、１８…側板、１９…主板、１７ａ，１８ａ，１９ａ
…溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林正二茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者常楽文夫茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者豊島久則茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機及び遠心羽根車を有する電動送風機
を備えた電気掃除機において、前記遠心羽根車を構成する主板と側板とブレードによっ
て囲んで構成した空気通路に面する前記主板及び／また
は側板の表面に前記ブレードの通風方向の彎曲形状と略
同一形状に彎曲した複数の溝を等ピッチで設けたことを
特徴とする電気掃除機。
【請求項２】請求項１において、前記溝のピッチは、前
記ブレードの板厚寸法よりも小さくしたことを特徴とす
る電気掃除機。
【請求項３】電動機及び遠心羽根車を有する電動送風機
を備えた電気掃除機において、前記遠心羽根車を構成する主板と側板とブレードによっ
て囲んで構成した空気通路における前記ブレードの表面
に該ブレードの長手方向に伸びる複数の溝を略等ピッチ
で設けたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項４】主板と側板とその間に設けた複数枚のブレ
ードを有する遠心羽根車と、この遠心羽根車を駆動する
電動機を有する電動送風機を備えた電気掃除機におい
て、前記遠心羽根車における前記主板及び／または側板の外
側の表面に同心円状の複数の溝または渦巻き状の溝を設
けたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項５】電動機に直結した遠心羽根車と該遠心羽根
車と前記電動機の間に設けたディフューザを有する電動
送風機を備えた電気掃除機において、前記ディフューザのベーン間とケーシングとで囲まれた
空気通路の前記ディフューザの仕切板の表面に前記ベー
ン形状と略同一彎曲形状の複数の溝を略等ピッチで設け
たことを特徴とする電気掃除機。
【請求項６】請求項１〜５の１項において、前記溝は、
ピッチを０．０１〜０．２ｍｍ、深さを０．０１〜０．
０１５ｍｍに形成したことを特徴とする電気掃除機。